بررسی اثرات ضدمیکروبی عصاره آبی عروسک پشت¬پرده (Physalis alkekengi)، سنا (Cassia angustifolia) و زنیان (Carum copticum) علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیاکلی

الموضوعات : microbiology

رامین محمدی آلوچه ¹ , محمدتقی راونجی ² , سید معصومه میرنوراللهی ³ , معصومه مهدوی اورتاکند ⁴

1 - گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران
3 - گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه زیست شناسی، واحد ورامین-پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامی، ورامین، ایران

تاريخ الإرسال : 29 الثلاثاء , ربيع الثاني, 1447 تاريخ التأكيد : 23 الجمعة , جمادى الأولى, 1447 تاريخ الإصدار : 17 الثلاثاء , ربيع الأول, 1447

الکلمات المفتاحية: اثر ضدمیکروبی, عصاره آبی, عروسک پشت¬پرده, سنا, زنیان,

ملخص المقالة :

مقدمه: امروزه با افزایش مقاومت باکتری‌ها نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها، استفاده از عصاره‌های گیاهی به‌دلیل برخورداری از ترکیبات ضدباکتریایی قوی، هزینه پایین و دسترسی آسان، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در مطالعه حاضر، ویژگی‌های ضدمیکروبی عصاره آبی گیاهان عروسک پشت­پرده، سنا و زنیان روی دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس (گرم مثبت) و اشریشیاکلی  (گرم منفی) مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روش­ها: عصاره‌های آبی از گیاهان تهیه شدند و اثرات ضدمیکروبی آن‌ها با استفاده از دو روش دیسک دیفیوژن و تعیین حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) ارزیابی گردید. همچنین، اثر ترکیبی عصاره‌های گیاهی در غلظت‌های تحت مهاری نیز بررسی شد.

یافته­ها: بر اساس نتایج حاصله، هیچ‌یک از عصاره‌های مورد مطالعه تأثیری بر رشد باکتری اشریشیاکلی  نداشتند. در مقابل، عصاره گیاه زنیان در غلظت‌های ۲۵، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ μg/mL اثر مهاری قابل توجهی بر باکتری استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد. عصاره‌های گیاهان عروسک پشت­پرده و سنا نیز تنها در غلظت‌های ۱۰۰ و ۲۰۰ μg/mL بر S. aureus اثر مهاری داشتند. مقادیر حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) عصاره‌های زنیان، عروسک پشت­پرده و سنا بر علیه S. aureus به ترتیب 64، ۶۴ و 128 میکروگرم بر میلی‌لیتر تعیین گردید. بررسی اثر ترکیبی عصاره‌ها در غلظت تحت مهاری نیز نشان داد که این ترکیب در برابر E. coli بی‌تأثیر، اما بر علیه S. aureus  دارای اثر مهاری قابل‌توجهی است.

نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که عصاره آبی هر سه گیاه، به‌ویژه زنیان، فعالیت ضدباکتریایی مناسبی علیه S. aureus دارند و می‌توانند به‌عنوان گزینه‌های طبیعی مؤثر در درمان عفونت‌های ناشی از این باکتری مورد استفاده قرار گیرند.

المصادر:

ٰ1. Yong AL, Ooh KF, Ong HC, Chai TT, Wong FC. Investigation of antibacterial mechanism and identification of bacterial protein targets mediated by antibacterial medicinal plant extracts. Food Chem. 2015;186:32-6. doi:10.1016/j.foodchem.2014.08.103.
2. Álvarez-Martínez FJ, Barrajón-Catalán E, Herranz-López M, Micol V. Antibacterial plant compounds, extracts and essential oils: An updated review on their effects and putative mechanisms of action. Phytomedicine. 2021;90:153626. doi:10.1016/j.phymed.2021.153626.
3. Pezeshki A, Nourafcan H, Oraei M, Mohebalipour N, Assadi A. The Effect of Foliar Application of Urea and Salicylic Acid on the Antibacterial Properties of Physalis alkekengi L. In vitro condition. Herb Med J. 2021;6(3):102-12.
4. Ghasemi M, Govahi M, Ranjbar M. Evaluation of antibacterial activity of aqueous and hydroalcoholic extracts of Physalis alkekengi fruit against four standard strains in vitro. J Ardabil Univ Med Sci. 2023;22(4):323-32.
5. Roy J, Choudhuri BN, Guchhait P, Das S. Antibacterial Activities of Cassia angustifolia Leaf Ethanolic Extract against Various Multiple Drug Resistant Microorganisms. Sch Acad J Pharm. 2023;7:187-90.
6. Thaker K, Patoliya J, Rabadiya K, Reddy NR, Joshi R. Senna (Cassia angustifolia Vahl.): A comprehensive review of ethnopharmacology and phytochemistry. Pharmacol Res-Nat Prod. 2023;1:100003. doi:10.1016/j.prenap.2023.100003.
7. Azizkhani M, Karbakhsh Ravari R. Antimicrobial potential of probiotic cell‐free and Carum copticum L. seed extracts co‐nanoencapsulated in cellulose acetate fibers. Food Sci Nutr. 2022;10(9):2969-79. doi:10.1002/fsn3.2893.
8. Dabowl AE, Mohsenzadeh M. Physicochemical, antioxidant, antibacterial and antibiofilm activity of Carum copticum essential oil nanoemulsion on Escherichia coli O157: H7 and Listeria monocytogenes. Vet Res Forum. 2021;12(4):437-44. doi:10.30466/vrf.2020.121078.2867.
9. Wang L, Li T, Wu C, Fan G, Zhou D, Li X. Unlocking the potential of plant polyphenols: advances in extraction, antibacterial mechanisms, and future applications. Food Sci Biotechnol. 2025;34(6):1235-59. doi:10.1007/s10068-024-01727-3.
10. Banu CA, Manogem EM, Cheruparambath P. Antibacterial Screening of Medicinal Plant Extracts against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Uttar Pradesh J Zool. 2024;45(10):125-34. doi:10.56557/upjoz/2024/v45i103856.
11. Ebadi P, Azizkhani M. Evaluation of antimicrobial and antioxidant activity of Carum copticum L. essential oil encapsulated in electrospun cellulose acetate nanofibers. J Essent Oil Res. 2023;35(6):579-88. doi:10.1080/10412905.2023.2257601.
12. Mahdavi Ourtakand M, Khodayi M, Honarmand Jahromy S. Antibacterial effect of Zataria multiflora Essential oil against biofilms of Staphylococcus aureus Clinical Isolates. Iran J Biol Sci. 2018;13(1):1-8.
13. Mirnurollahi SM, Mohammadi Alocheh R, Alizadeh-Oori P. Comparison of antimicrobial activity of biosynthesized zinc oxide nanoparticles with Allium jesdianum extract and chemically synthesized. Iran J Biol Sci. 2025;18(4):11-29.
14. Çeker S, Öğütçü H, Ağar G, Köseoğlu MŞ. Antimicrobial and Antimutagenic Properties of Physalis alkekengi L. East Anatol J Sci. 2024;10(1):7-13.
15. Arian S, Habib Hosseini SF. Phytochemical, Antioxidant and Antibacterial properties in Different Concentrations of Physalis alkekengi L. extract. Eco-Phytochem J Med Plants. 2022;10(3):97-109.
16. Habib Hosseini SF. Phytochemical, antioxidant and antibacterial properties in different concentrations of Physalis alkekengi L. extract. Eco-Phytochem J Med Plants. 2022;(3):97−109.
17. Ahmadi DM, Mojtabavi S, Ghadami S, Eftekhari M, Ardekani MR, Faramarzi MA, et al. Cassia angustifolia Vahl. Leaves: determination of total phenolic and sennoside contents of different fractions in comparison with their α-glucosidase and tyrosinase inhibitory effects. Iran J Pharm Res. 2024;23(1):e140914. doi:10.5812/ijpr-140914.
18. Maheshwari M, Althubiani AS, Abulreesh HH, Qais FA, Khan MS, Ahmad I. Bioactive extracts of Carum copticum L. enhances efficacy of ciprofloxacin against MDR enteric bacteria. Saudi J Biol Sci. 2019;26(7):1848-55. doi:10.1016/j.sjbs.2019.10.001.

نص كامل:



بررسی اثرات ضدمیکروبی عصاره آبی عروسک پشت­پرده (Physalis alkekengi)، سنا (Cassia angustifolia) و زنیان (Carum copticum) علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشریشیاکلی

 

رامین محمدی آلوچه1*، محمدتقی راونجی1، سیده معصومه میرنوالهی1، معصومه مهدوی اورتاکند2

 

1- گروه زیست شناسی، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2- گروه زیست شناسی، واحد ورامین-پیشوا، دانشگاه آزاد اسلامی، ورامین، ایران

مسؤل نویسندگان: [e-mail]        

ارسال: ۲۹ ⁄  ۷  ⁄  ۱۴۰۴

بازنگری ۲۳ ⁄  ۸  ⁄  ۱۴۰۴

 پذیرش : ۲۳ ⁄  ۸  ⁄  ۱۴۰۴

 

چکیده

مقدمه: امروزه با افزایش مقاومت باکتری‌ها نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها، استفاده از عصاره‌های گیاهی به‌دلیل برخورداری از ترکیبات ضدباکتریایی قوی، هزینه پایین و دسترسی آسان، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در مطالعه حاضر، ویژگی‌های ضدمیکروبی عصاره آبی گیاهان عروسک پشت­پرده، سنا و زنیان روی دو باکتری استافیلوکوکوس اورئوس (گرم مثبت) و اشریشیاکلی  (گرم منفی) مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روش­ها: عصاره‌های آبی از گیاهان تهیه شدند و اثرات ضدمیکروبی آن‌ها با استفاده از دو روش دیسک دیفیوژن و تعیین حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) ارزیابی گردید. همچنین، اثر ترکیبی عصاره‌های گیاهی در غلظت‌های تحت مهاری نیز بررسی شد.

یافته­ها: بر اساس نتایج حاصله، هیچ‌یک از عصاره‌های مورد مطالعه تأثیری بر رشد باکتری اشریشیاکلی  نداشتند. در مقابل، عصاره گیاه زنیان در غلظت‌های ۲۵، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ μg/mL اثر مهاری قابل توجهی بر باکتری استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد. عصاره‌های گیاهان عروسک پشت­پرده و سنا نیز تنها در غلظت‌های ۱۰۰ و ۲۰۰ μg/mL بر S. aureus اثر مهاری داشتند. مقادیر حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) عصاره‌های زنیان، عروسک پشت­پرده و سنا بر علیه S. aureus به ترتیب 64، ۶۴ و 128 میکروگرم بر میلی‌لیتر تعیین گردید. بررسی اثر ترکیبی عصاره‌ها در غلظت تحت مهاری نیز نشان داد که این ترکیب در برابر E. coli بی‌تأثیر، اما بر علیه S. aureus  دارای اثر مهاری قابل‌توجهی است.

نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که عصاره آبی هر سه گیاه، به‌ویژه زنیان، فعالیت ضدباکتریایی مناسبی علیه S. aureus دارند و می‌توانند به‌عنوان گزینه‌های طبیعی مؤثر در درمان عفونت‌های ناشی از این باکتری مورد استفاده قرار گیرند.

کلمات کلیدی: اثر ضدمیکروبی، عصاره آبی، عروسک پشت­پرده، سنا، زنیان، S. aureus

 

مقدمه

در دهه‌های اخیر، گسترش مقاومت باکتری‌ها نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها به یکی از معضلات جدی نظام‌های درمانی در سراسر جهان تبدیل شده است (1). مصرف بی‌رویه و گاه ناصحیح آنتی‌بیوتیک‌ها، سبب ظهور و تکثیر سویه‌های مقاوم شده است که درمان بسیاری از عفونت‌های رایج را با چالش جدی مواجه می‌سازد. علاوه بر این، باقی‌مانده داروهای شیمیایی در محیط زیست می‌تواند منجر به آلودگی‌های پایدار و اختلال در اکوسیستم‌های طبیعی شود. ازاین‌رو، توجه پژوهشگران به استفاده از منابع طبیعی، به‌ویژه عصاره‌های گیاهی، به‌عنوان جایگزین‌های ایمن، مؤثر و سازگار با محیط زیست افزایش یافته است. گیاهان دارویی با دارا بودن ترکیبات فعال زیستی نظیر آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، تانن‌ها و ترپنوئیدها، از توان بالقوه بالایی در مهار رشد میکروارگانیسم‌ها برخوردارند و در مقایسه با ترکیبات سنتتیک، معمولاً ایمن‌تر بوده و عوارض جانبی کمتری دارند. بنابراین، بررسی اثرات ضدمیکروبی عصاره‌های گیاهی می‌تواند گامی مؤثر در توسعه درمان‌های جایگزین و پایدار در برابر مقاومت‌های آنتی‌بیوتیکی باشد (2).

عروسک پشت­پرده (Physalis alkekengi) از خانواده Solanaceae گیاهی علفی و چندساله است که در طب سنتی به‌عنوان عامل درمانی در بیماری‌های کبدی، التهابات مجاری ادراری، و عفونت‌های پوستی مورد استفاده قرار می‌گیرد (3). مطالعات فیتوشیمیایی نشان داده‌اند که میوه این گیاه سرشار از ترکیبات فعالی مانند فیزالین‌ها (physalins)، کاروتنوئیدها، فلاونوئیدها و آلکالوئیدهای استروئیدی است. این ترکیبات با اثرات ضدباکتریایی، ضدویروسی، آنتی‌اکسیدانی و ضدالتهابی خود، نقش مهمی در مهار رشد پاتوژن‌های مختلف از جمله Staphylococcus aureus و Escherichia coli دارند. همچنین، وجود متابولیت‌های ثانویه‌ای چون کلروژنتیک اسید و کوئرستین در عصاره عروسک پشت­پرده، موجب شده است که این گیاه به‌عنوان منبعی طبیعی برای تولید ترکیبات ضدمیکروبی نوین مورد توجه قرار گیرد (4).

گیاه سنا (Cassia angustifolia) گیاهی از خانواده Fabaceae و بومی مناطق گرمسیری است که برگ‌ها و غلاف‌های آن به‌طور گسترده در داروسازی سنتی و مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد (5). ترکیبات شاخص این گیاه شامل سنوزیدها ((sennosides A , B، آنتراکینون‌ها، فلاونوئیدها و تانن‌ها هستند که علاوه بر خاصیت ملین، دارای اثرات آنتی‌اکسیدانی و ضدمیکروبی قابل توجهی نیز می‌باشند. پژوهش‌های اخیر نشان داده‌اند که عصاره‌های آبی و اتانولی سنا می‌توانند رشد باکتری‌های گرم‌مثبت از جمله S. aureus و Bacillus subtilis را مهار کنند. مکانیسم احتمالی این اثر به تخریب دیواره سلولی باکتری و مهار آنزیم‌های ضروری در سنتز پروتئین مرتبط دانسته شده است. با توجه به وجود ترکیبات فنولی و گلیکوزیدی فعال، سنا می‌تواند به‌عنوان منبعی طبیعی برای توسعه داروهای ضدمیکروبی جدید مورد بررسی قرار گیرد (6).

گیاه زنیان (Carum copticum)، گیاهی معطر از خانواده Apiaceae، یکی از گیاهان دارویی شناخته‌شده در طب سنتی ایران و هند است. دانه‌های آن حاوی ترکیبات فعالی مانند تیمول (thymol)، کارواکرول (carvacrol)، آلفا-پینن و پاراسیمن هستند که خاصیت ضدباکتریایی و ضدقارچی قوی دارند (7). مطالعات متعدد نشان داده‌اند که تیمول به‌عنوان ترکیب غالب در اسانس زنیان، قادر است نفوذپذیری غشای سلولی باکتری را افزایش داده و منجر به نشت محتویات سلولی و مرگ باکتری شود. عصاره‌های مختلف این گیاه اثر بازدارندگی قابل توجهی بر باکتری‌های گرم‌مثبت (S. aureus) و گرم‌منفی (E. coli) نشان داده‌اند. به همین دلیل، این گیاه یکی از گزینه‌های امیدبخش برای جایگزینی یا تقویت اثر آنتی‌بیوتیک‌های موجود در درمان عفونت‌های باکتریایی مقاوم محسوب می‌شود (8).

با وجود گزارشات پراکنده در مورد خواص ضد میکروبی هر یک از این گیاهان، مطالعه تطبیقی اثر عصاره آبی سه گیاه عصاره آبی عروسک پشت­پرده (Physalis alkekengi)، سنا (Cassia angustifolia) و زنیان (Carum copticum) بر روی باکتری‌های گرم مثبت و منفی به صورت همزمان، به ندرت انجام شده است. علاوه بر این، اطلاعات محدودی در مورد اثر سینرژیک (هم‌افزایی) این عصاره‌ها در غلظت‌های تحت مهاری وجود دارد. بنابراین، این پژوهش با هدف بررسی و مقایسه اثرات ضدمیکروبی عصاره آبی عروسک پشت‌پرده، سنا و زنیان به صورت منفرد و ترکیبی علیه باکتری‌های Staphylococcus aureus و Escherichia coli طراحی شد.

مواد و روش ها

استخراج عصاره­های گیاهی

در این پژوهش، گیاهان عروسک پشت­پرده، سنا و زنیان از مرکز تحقیقات گیاهپزشکی کشور تهیه گردیدند. پس از شناسایی توسط متخصص گیاهشناسی، مواد زائد از گیاهان جداسازی شد و برگ گیاه سنا و میوه گیاه زنیان و عروسک پشت­پرده در جریان هوا خشک شد. بخش‌های گیاهی خشک شده با استفاده از آسیاب برقی با الک دارای منافذ به قطر دو میلی­متر به طور کامل و یکنواخت خرد و در داخل ظروف شیشه‌ای نگهداری شد.

برای استخراج عصاره گیاهان، از دستگاه سوکسله (JP SELECTA) بهره گرفته شد. در این روش، ابتدا 40 گرم از هر گیاه خرد شده به صورت مجزا تهیه شده و سپس درون کارتوش (یک کاغذ صافی به شکل یک لوله ته بسته آماده) قرار گرفته و به آرامی در داخل محفظه سوکسله قرار داده شد. در مرحله بعد، 300 میلی لیتر آب مقطر به فلاسک ته گرد افزوده شده و سپس سوکسله و مبرد روی فلاسک نصب شد. پس از گذشت 3 ساعت از آغاز عمل عصاره‌گیری، عمل استخراج به پایان رسید. در این زمان حرارت قطع شده و به سیستم اجازه داده شد تا کمی خنک شود تا همه بخارات در مبرد سرد شده و به فاز مایع وارد شوند. در مرحله بعد، 200 میلی لیتر محلول داخل بالن باقی ماند که پس از خارج نمودن عصاره از داخل فلاسک، از دستگاه روتاری برای جداسازی مواد زائد از عصاره و تغلیظ آن بهره گرفته شد. در انتها، یک گرم از رسوب خشک حاصل به 5 سی سی حلال دی متیل سولفوکساید (DMSO) افزوده شد و سپس توسط سرنگ میلی‌پور با فیلترهایی به قطر 22/0 میکرومتر فیلتر شد. در نهایت، عصاره‌ها در دمای 4 درجه سانتیگراد و در شیشه های تیره­رنگ نگهداری شد.

تهیه سویه های استاندارد باکتری های گرم مثبت و گرم منفی

نمونه‌های باکتریایی مورد مطالعه در این تحقیق شامل Escherichia coli (ATCC 25922)، Staphylococcus aureus (ATCC 25923) بود که به صورت لیوفیلیزه از کلکسیون میکروبی ایران در انستیتیو پاستور خریداری شد. برای حفظ و نگهداری سویه‌ها تا زمان استفاده، آن‌ها در شرایط ایزوله و در محیط آگار، در دمای 4 درجه سانتیگراد نگهداری شدند. 

بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره­های گیاهی به روش دیسک دیفیوژن

جهت بررسی فعالیت ضدباکتریایی عصاره­ها، از روش تعیین حساسیت باکتری با استفاده از دیسک‌های بلانک استفاده گردید. به این منظور حجم‌های یکسانی از سوسپانسیون باکتریایی تهیه شده تا در طول موج 530 نانومتر سطح جذبی معادل 5/0 مک‌فارلند را شکل دهد. باکتری­های Staphylococcus aureus و Escherichia coli  ابتدا کشت چمنی داده شدند و پس از آن، پاساژ برای اطمینان از خلوص باکتری انجام شد. یک میلی لیتر از سوسپانسیون باکتری­های خالص شده به صورت چمنی در سطح پلیت حاوی محیط مولر هینتون آگار کشت و سپس دیسک های بلانک بر روی سطح پلیت آلوده به باکتری قرار داده شد. عصاره‌های گیاهی در غلظت‌های 25، 50، 100 و 200 میلی گرم بر میلی‌لیتر با استفاده از دی متیل سولفوکساید (DMSO) 5 درصد تهیه شدند و مقدار 20 میکرولیتر از عصاره­ها روی دیسک ها ریخته شد. قطر هاله عدم رشد بعد از 24 ساعت انکوباسیون در دمای 37 درجه سانتی گراد اندازه گیری گردید. دیسک آنتی بیوتیکی سفوکسیتین به عنوان کنترل مثبت استفاده شد و هر آزمایش برای هر باکتری با سه تکرار انجام شد.

 

 بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره­های گیاهی به روش حداقل غلظت بازدارندگی (MIC)

این بررسی به روش میکرودایلوشن براث انجام شد. در این روش از میکروپلیت 96 خانه ای استفاده گردید. محلول استوک عصاره در DMSO تهیه شد. سریال­های از رقت‌ها با دو برابر شدن غلظت در محیط مولر هینتون براث تهیه شد (برای هر عصاره ده رقت سریال بین 2 تا 1024میکروگرم بر میلی­لیتر). سپس، دو میلی لیتر از هر یک از رقت‌ها به صورت جداگانه به 18 میلی لیتر محیط مولر هینتون آگار استریل سرد شده تا 50 درجه سانتیگراد اضافه شد و در پلیت‌هایی با قطر 8 سانتیمتر ریخته شد. سوسپانسیون میکروبی که با نیم مک فارلند برابر شده بود به وسیله محیط کشت مولر هینتون براث به میزان 100/1، جهت به دست آوردن تعدادCFU/ml  06 ×1رقیق شد و سپس 100 میکرولیتر از آن به هر چاهک افزوده شد، در این آزمون به منظور کنترل محیط کشت، از محیط کشت خالی (بدون عصاره و سوسپانسیون میکروبی) استفاده گردید. به منظور کنترل زمینه از عصاره و محیط کشت (بدون سوسپانسیون میکروبی) استفاده شد. یک چاهک هم به منزله کنترل DMSO (محيط کشت و سوسپانسیون میکروبی به همراه DMSO 5درصد) در نظر گرفت شد. همچنین سوسپانسیون میکروبی و محیط کشت بدون عصاره به عنوان کنترل مثبت در نظر گرفته شد. حجم نهایی تمام چاهک­ها 200 میکرولیتر بود. میکروپلیت ها بر روی شیکر 250 rpm  به مدت 1 دقیقه قرار داده شد تا مخلوط کاملا یکنواخت گردد. سپس میکروپلیت ها در دمای 35 درجه سانتی گراد به مدت20- 24 ساعت، انکوبه شد. بعد از 24 ساعت وجود کدورت (در مقایسه با ردیف کنترل) حاکی از رشد باکتری و شفافیت نشان دهنده  عدم رشد باکتری می باشد. پایین ترین غلظتی که در آن هیچ گونه رشد باکتری مشاهده نشد و فاقد کدورت ناشی از رشد باکتری بود به عنوان حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) تعیین شد. تمام مراحل برای هریک از عصاره ها با 3 بار تکرار روی دو سویه مورد مطالعه انجام شد.

 

بررسی اثر ترکیبی عصاره­های گیاهی 

برای تعیین اثر هم افزایی و ترکیبی بین عصاره ­ها از روش انتشار استفاده شد. برای این منظور از غلظت تحت مهاری (Sub-MIC) عصاره­ها استفاده شد. غلظت تحت مهاری عصاره با رقت 1/2MIC عصاره تهیه شد. سوسپانسیون باکتریایی با غلظت معادل نیم مك فارلند روی محیط مولر هینتون آگار کشت و دیسک های بلانک روی آن قرار گرفتند. مقدار 20 میکرولیتر از غلظت­های تحت مهاری عصاره­ها روی دیسک ها ریخته شد و قطر هاله عدم رشد بعد از 24 ساعت انکوباسیون در دمای 37 درجه سانتی گراد اندازه گیری گردید.

یافته­ها

نتایج بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره­های گیاهی به روش دیسک دیفیوژن 

نتایج بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره­های گیاهی به روش دیسک دیفیوژن نشان داد که 24 ساعت بعد از تيمار، عصاره گیاهان سنا، زنیان و عروسک پشت­پرده هيچ تاثيري بر رشد باكتري اشریشیاکلی  نداشتند (شکل 1). یافته­ها نشان داد که عصاره  زنیان در هر 4 غلظت اثر بازدارندگی رشد بر سویه باکتری گرم مثبت داشت و به ترتیب قطر هاله عدم رشد 15، 20، 25 و 33 میلی­متری نشان داد. عصاره آبی گیاه عروسک پشت پرده در غلظت­های 100 و 200 μg/mL  باعث ایجاد قطر هاله عدم رشد 10 و 15 میلی­متری در باکتری استافیلوکوکوس اورئوس شد. همچنین گیاه سنا در دو غلظت 100 و 200 μg/mL قطر هاله عدم رشدی به ترتیب 15 و 20 میلی­متری بر علیه باکتری گرم مثبت استافیلوکوکوس اورئوس نشان داد (جدول 1).

 

شکل ۱. تصویر بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره­گیاه سنا (a) و  عروسک پشت­پرده (b) و زنیان (c)  به روش دیسک دیفیوژن در غلظت­های مختلف 25، 50، 100 و 200 میکروگرم بر میلی­متر

 

 

 

 

 

جدول 1. قطر هاله عدم رشد (میلی­متر) دو سویه اشریشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس در غلظت های مختلف مورد بررسی

غلظت عصاره (μg/ml)		Escherichia coli	Staphylococcus aureus
عصاره سنا	25	-	-
	50	-	-
	100	-	15
	200	-	20
عصاره عروسک پشت­ پرده	25	-	-
	50	-	-
	100	-	10
	200	-	15
عصاره زنیان	25	-	15
	50	-	20
	100	-	25
	200	-	33

 

 

 

نتایج بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره های گیاهی به روش حداقل غلظت بازدارندگی (MIC)

حداقل غلظت بازدارنده عصاره های گیاهی براي باکتري­های مورد مطالعه به روش میکرودایلوشن براث به دست آمد. در چاهک هاي کنترل محیط کشت، کنترل زمینه، کنترل DMSO هیچ کدورتی مشاهده نشد. چاهک کنترل مثبت کدر بود که حاکی از رشد باکتري­ها می­باشد. نتایج MIC عصاره­های گیاهی براي دو سویه استاندارد در جدول 2 نشان داده شده است. نتایج نشان داد که عصاره گیاه سنا، عروسک پشت­پرده و زنیان 24 ساعت بعد از تيمار، هيچ تاثيري بر اين باكتري اشریشیاکلی نداشت. در حالیکه این عصاره­های گیاه سنا، عروسک پشت­پرده و زنیان روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس موثر بود و حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) آنها به ترتیب 128، 64 و 64 میکروگرم بر میلی­لیتر بدست آمد. 

 

جدول 2. نتایج MIC عصاره­های گیاهی علیه دو سویه باکتری مورد بررسی

MIC (μg/ml)	Escherichia coli	Staphylococcus aureus
عصاره سنا	-	128
عصاره عروسک پشت­پرده	-	64
عصاره زنیان	-	64

 

نتایج بررسی اثر ضدمیکروبی عصاره های گیاهی در ترکیب با یکدیگر

همچنین نتایج بررسی اثر ترکیبی عصاره­های گیاهی نشان داد که تركيب غلظت­هاي مختلف عصاره گیاهی در غلظت تحت مهاری آنها، روی اشریشیاکلی  بی تاثیر و روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس اثر مهاری داشت و قطر هاله عدم رشد آن 18 میلی­متر بدست آمد.

بحث

افزایش بی‌سابقه مقاومت باکتریایی و انتقال سریع ژن‌های مقاومت میان سویه‌های باکتریایی، تهدیدی جدی برای اثربخشی آنتی‌بیوتیک‌های متداول محسوب می‌شود. این وضعیت ضرورت جستجو برای منابع جایگزین درمانی را بیش از پیش آشکار می‌سازد. در این راستا، گیاهان دارویی با دارا بودن ترکیبات فعال ثانویه نظیر آلکالوئیدها، فلاونوئیدها، ترپنوئیدها و ترکیبات فنولیک، به‌عنوان منابع طبیعی ارزشمند ضدمیکروبی شناخته می‌شوند. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که این ترکیبات می‌توانند رشد و تکثیر باکتری‌های پاتوژن را از طریق تخریب دیواره سلولی، مهار سنتز پروتئین یا غیرفعال‌سازی آنزیم‌های حیاتی متوقف کنند و به این ترتیب جایگزین یا کاندیدای امیدبخشی برای آنتی‌بیوتیک‌های شیمیایی باشند (10). شواهد اخیر همچنین اثرات ضدمیکروبی انواع گیاهان دارویی را علیه باکتری‌های پاتوژن انسانی از جمله S. aureus و E. coliتأیید کرده و نقش بالقوه آنها در مقابله با مقاومت آنتی‌بیوتیکی را برجسته می‌سازد. این یافته‌ها نشان می‌دهند که بهره‌گیری از ترکیبات طبیعی می‌تواند راهکاری مؤثر برای کاهش وابستگی به آنتی‌بیوتیک‌های شیمیایی و مدیریت بهتر عفونت‌های مقاوم باشد (11). بر همین اساس مطالعه حاضر به بررسی اثرات ضدمیکروبی عصاره آبی گیاه سنا، عروسک پشت­پرده و زنیان بر علیه باکتری های اشریشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس پرداخت. نتایج نشان داد عصاره های آبی گیاهان مورد مطالعه فقط علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس اثر بازدارندگی رشد داشته و علیه باکتری اشریشیاکلی تاثیری نداشت. دلیل اصلی این موضوع را می‌توان در قدرت کمتر عصاره‌های آبی نسبت به عصاره‌های اتانولی و متانولی دانست؛ زیرا در عصاره‌های آبی معمولاً میزان ترکیبات مؤثره و مواد فعال زیستی کمتر است. از این‌رو، اثر مهارکنندگی آنها در مقایسه با عصاره‌های آلی کاهش می‌یابد (12). در تبیین نتایج مربوط به اثر عصاره آبی بر باکتری S. aureus می‌توان اشاره کرد که باکتری‌های گرم‌منفی مانند E. coli به علت برخورداری از لایه لیپوپلی‌ساکاریدی خارجی در دیواره سلولی خود، در برابر نفوذ ترکیبات شیمیایی و زیستی مقاوم‌تر هستند. در مقابل، باکتری‌های گرم‌مثبت مانند S. aureus فاقد این لایه محافظ بوده و در نتیجه نفوذپذیری بیشتری نسبت به عوامل ضدمیکروبی دارند. این تفاوت ساختاری سبب می‌شود که S. aureus در مقایسه با E. coli حساسیت بالاتری به ترکیبات گیاهی نشان دهد. نتایج مشابه در پژوهش‌های دیگر نیز این تفاوت را تأیید کرده‌اند؛ به‌طوری‌که وجود دو لایه لیپیدی در باکتری‌های گرم‌منفی نوعی سد حفاظتی مؤثر در برابر ترکیبات ضد میکروبی ایجاد می‌کند، در حالی که دیواره سلولی باکتری‌های گرم‌مثبت تنها از یک لایه پپتیدوگلیکانی تشکیل شده است (13).        

نتایج مطالعه حاضر نشان داد که قطر هاله عدم رشد در غلظت‌های ۲۵، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ μg/mL به ترتیب برابر با ۱۵، ۲۰، 25 و 33 میلی‌متر بود. عصاره‌های گیاهان عروسک پشت­پرده و سنا نیز تنها در غلظت‌های ۱۰۰ و ۲۰۰ μg/mL بر رشد S. aureus  مؤثر بودند. بر این اساس اثر ضد میكروبی عصاره گیاهان مورد مطالعه علیه باکتری استافیلوکوکوس اورئوس با افزایش غلظت آنها، افزایش می یابد و نیز غلظت و نوع عصاره بر میزان اثر ضدمیکروبی ترکیبات مورد بررسی نقش مهمی دارد. این موضوع را می‌توان ناشی از آن دانست که در غلظت‌های بالاتر، میزان ترکیبات فعال زیستی بیشتر بوده و این ترکیبات با آزادسازی الکترون‌ها و در نتیجه مهار واکنش‌های زنجیره‌ای رادیکال‌های آزاد، موجب توقف رشد میکروارگانیسم‌ها می‌شوند. افزون بر این، ترکیبات لیپوفیل موجود در عصاره‌های گیاهی در غلظت‌های بالا قادرند از غشای سیتوپلاسمی عبور کرده و با تخریب ساختار لایه‌های پلی‌ساکاریدی، فسفولیپیدی و اسیدهای چرب، موجب افزایش نفوذپذیری غشا شوند (14). 

مقادیر حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) عصاره‌های زنیان، عروسک پشت­پرده و سنا بر علیه S. aureus به ترتیب 64، ۶۴ و 128 میکروگرم بر میلی‌لیتر تعیین گردید. در حالیکه عصاره گیاهان مورد مطالعه 24 ساعت بعد از تيمار، هيچ تاثيري بر اين باكتري اشریشیاکلی نداشت. Arian و  Habib Hosseini فعالیت آنتی باکتریایی عصاره های الکلی و آبی عروسک پشت را رو روی تعدادی پاتوژن در شرایط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار دادند و نتایج آنها نشان داد این گیاه دارای ترکیبات فنلی و فلاونوئیدی قابل توجهی است و اثر بازدارندگی بر رشد عصاره آبی این گیاه علیه باکتری های اشریشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس 39 میکروگرم بر میلی­لیتر بدست آمد (15 و 16). مطالعات متعدد نشان داده‌اند که عصاره آبی زنیان دارای فعالیت ضدمیکروبی قابل‌توجهی است. برای مثال، در مطالعه‌ای، حداقل غلظت مهارکنندگی (MIC) عصاره آبی زنیان علیه S. aureus  و E. coli به‌ترتیب 8/7 و 6/15 میکروگرم بر میلی‌لیتر گزارش شده است. این نتایج اثرات ضدمیکروبی قابل‌توجه عصاره آبی زنیان را نشان می­دهد (8). در مطالعه‌ای، حداقل غلظت مهارکنندگی عصاره آبی سنا علیه S. aureus  و E. coli  به‌ترتیب 64 و 128 میکروگرم بر میلی‌لیتر گزارش شده است که اثر ضدمیکروبی عصاره آبی سنا در برابر باکتری‌های گرم‌مثبت و گرم‌منفی را بیان می­کند (17). این نتایج با یافته­های مطالعه تا حدودی مطابقت دارد و علت تفاوت اندک در مقادیر MIC نیز می­تواند به عوامل مختلفی مانند شرایط آزمایش، متدهای آزمون و شرایط کشت اشاره نمود. بررسی اثر ترکیبی عصاره‌ها در غلظت تحت مهاری نیز نشان داد که این ترکیب در برابر E. coli بی‌تأثیر، اما بر علیه S. aureus  دارای اثر مهاری قابل‌توجهی است. اثر ضدمیکروبی عصاره‌های آبی گیاهان, سنا و عروسک پشت پرده عمدتاً ناشی از ترکیبات فعال زیستی خاص هر گیاه است. در زنیان، ترکیبات فنولی شاخص مانند تیمول و کارواکرول مسئول مهار رشد باکتری‌ها هستند؛ این ترکیبات با افزایش نفوذپذیری غشای سلولی، ایجاد نشت یون‌ها و ATP و اختلال در متابولیسم انرژی میکروب‌ها موجب مرگ سلولی می‌شوند. در سنا، حضور سنوزیدها، فلاونوئیدها و تانن‌ها باعث اثرات ضدمیکروبی می‌شود، به‌طوری‌که این ترکیبات می‌توانند با تعامل با پروتئین‌ها و لیپیدهای غشای سلولی، نفوذپذیری سلول را افزایش داده و رشد باکتری‌های گرم‌مثبت و گرم‌منفی را مهار کنند. در عروسک پشت پرده، ترکیباتی مانند فیزالین‌ها و فلاونوئیدهای کلسالی مسئول بخشی از فعالیت ضدمیکروبی هستند و با تداخل در دیواره و غشای سلولی و مهار واکنش‌های زنجیره‌ای رادیکال‌های آزاد باعث کاهش رشد باکتری‌ها می‌شوند. شدت اثرات ضدمیکروبی در این سه گیاه متفاوت است؛ زنیان به‌دلیل غلظت بالای ترکیبات فنولی و ساختار لیپوفیل قوی، بیشترین اثر را نشان می‌دهد، در حالی که عصاره آبی عروسک پشت پرده به دلیل غلظت کمتر ترکیبات فعال و نفوذپذیری محدود، اثر ضعیف‌تری دارد، و سنا در حد متوسط قرار می‌گیرد. این یافته‌ها نشان می‌دهد که نوع ترکیبات فعال و توانایی آنها در نفوذ به غشای سلولی باکتری‌ها عامل اصلی تفاوت در اثرات ضدمیکروبی این عصاره‌ها است (17 و 18).

نتیجه گیری

نتایج این پژوهش نشان داد که عصاره آبی گیاهان سنا، عروسک‌پشت‌پرده و زنیان دارای اثرات مهاری قابل توجهی بر رشد باکتری گرم مثبت Staphylococcus aureus است و می توان از آن­ها به صورت منفرد و ترکیبی به‌عنوان عوامل ضدمیکروبی طبیعی، علیه عفونت­های ناشی از این باکتری استفاده نمود. از دلایل عدم تاثیر عصاره های گیاهی مورد مطالعه علیه باکتری اشریشیاکلی می توان به نوع عصاره انتخاب شده در این مطالعه اشاره نمود که از نوع عصاره آبی بود. عصاره‌های آبی نسبت به عصاره‌های آلی (الکلی) دارای ترکیبات موثره کمتری هستند. شناسایی و تخلیص ترکیبات فعال مسئول اثر ضدباکتریایی این گیاهان و انجام مطالعات In vivo (روی مدل‌های حیوانی) برای تائید نتایج بدست آمده، گام بعدی تحقیق است. بررسی اثر ضدباکتریایی عصاره‌های اتانولی و متانولی این گیاهان و نیز ترکیب این عصاره‌ها با آنتی‌بیوتیک‌های رایج برای یافتن اثر سینرژیستیک پیشنهاد می­گردد. بهره‌گیری از این ترکیبات گیاهی می‌تواند به توسعه فرآورده‌های نوین با کاربردهای دارویی، بهداشتی و زیست‌محیطی منجر شود و نقش مهمی در کاهش مصرف آنتی‌بیوتیک‌ها و کنترل روند فزاینده مقاومت میکروبی ایفا نماید.

 

Reference

1.       Yong AL, Ooh KF, Ong HC, Chai TT, Wong FC. Investigation of antibacterial mechanism and identification of bacterial protein targets mediated by antibacterial medicinal plant extracts. Food Chem. 2015;186:32-6. doi:10.1016/j.foodchem.2014.08.103.

2.       Álvarez-Martínez FJ, Barrajón-Catalán E, Herranz-López M, Micol V. Antibacterial plant compounds, extracts and essential oils: An updated review on their effects and putative mechanisms of action. Phytomedicine. 2021;90:153626. doi:10.1016/j.phymed.2021.153626.

3.       Pezeshki A, Nourafcan H, Oraei M, Mohebalipour N, Assadi A. The Effect of Foliar Application of Urea and Salicylic Acid on the Antibacterial Properties of Physalis alkekengi L. In vitro condition. Herb Med J. 2021;6(3):102-12.

4.       Ghasemi M, Govahi M, Ranjbar M. Evaluation of antibacterial activity of aqueous and hydroalcoholic extracts of Physalis alkekengi fruit against four standard strains in vitro. J Ardabil Univ Med Sci. 2023;22(4):323-32.

5.       Roy J, Choudhuri BN, Guchhait P, Das S. Antibacterial Activities of Cassia angustifolia Leaf Ethanolic Extract against Various Multiple Drug Resistant Microorganisms. Sch Acad J Pharm. 2023;7:187-90.

6.       Thaker K, Patoliya J, Rabadiya K, Reddy NR, Joshi R. Senna (Cassia angustifolia Vahl.): A comprehensive review of ethnopharmacology and phytochemistry. Pharmacol Res-Nat Prod. 2023;1:100003. doi:10.1016/j.prenap.2023.100003.

7.       Azizkhani M, Karbakhsh Ravari R. Antimicrobial potential of probiotic cell‐free and Carum copticum L. seed extracts co‐nanoencapsulated in cellulose acetate fibers. Food Sci Nutr. 2022;10(9):2969-79. doi:10.1002/fsn3.2893.

8.       Dabowl AE, Mohsenzadeh M. Physicochemical, antioxidant, antibacterial and antibiofilm activity of Carum copticum essential oil nanoemulsion on Escherichia coli O157: H7 and Listeria monocytogenes. Vet Res Forum. 2021;12(4):437-44. doi:10.30466/vrf.2020.121078.2867.

9.       Wang L, Li T, Wu C, Fan G, Zhou D, Li X. Unlocking the potential of plant polyphenols: advances in extraction, antibacterial mechanisms, and future applications. Food Sci Biotechnol. 2025;34(6):1235-59. doi:10.1007/s10068-024-01727-3.

10.       Banu CA, Manogem EM, Cheruparambath P. Antibacterial Screening of Medicinal Plant Extracts against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Uttar Pradesh J Zool. 2024;45(10):125-34. doi:10.56557/upjoz/2024/v45i103856.

11.       Ebadi P, Azizkhani M. Evaluation of antimicrobial and antioxidant activity of Carum copticum L. essential oil encapsulated in electrospun cellulose acetate nanofibers. J Essent Oil Res. 2023;35(6):579-88. doi:10.1080/10412905.2023.2257601.

12.       Mahdavi Ourtakand M, Khodayi M, Honarmand Jahromy S. Antibacterial effect of Zataria multiflora Essential oil against biofilms of Staphylococcus aureus Clinical Isolates. Iran J Biol Sci. 2018;13(1):1-8.

13.       Mirnurollahi SM, Mohammadi Alocheh R, Alizadeh-Oori P. Comparison of antimicrobial activity of biosynthesized zinc oxide nanoparticles with Allium jesdianum extract and chemically synthesized. Iran J Biol Sci. 2025;18(4):11-29.

14.       Çeker S, Öğütçü H, Ağar G, Köseoğlu MŞ. Antimicrobial and Antimutagenic Properties of Physalis alkekengi L. East Anatol J Sci. 2024;10(1):7-13.

15.       Arian S, Habib Hosseini SF. Phytochemical, Antioxidant and Antibacterial properties in Different Concentrations of Physalis alkekengi L. extract. Eco-Phytochem J Med Plants. 2022;10(3):97-109.

16.       Habib Hosseini SF. Phytochemical, antioxidant and antibacterial properties in different concentrations of Physalis alkekengi L. extract. Eco-Phytochem J Med Plants. 2022;(3):97−109.

17.       Ahmadi DM, Mojtabavi S, Ghadami S, Eftekhari M, Ardekani MR, Faramarzi MA, et al. Cassia angustifolia Vahl. Leaves: determination of total phenolic and sennoside contents of different fractions in comparison with their α-glucosidase and tyrosinase inhibitory effects. Iran J Pharm Res. 2024;23(1):e140914. doi:10.5812/ijpr-140914.

18.       Maheshwari M, Althubiani AS, Abulreesh HH, Qais FA, Khan MS, Ahmad I. Bioactive extracts of Carum copticum L. enhances efficacy of ciprofloxacin against MDR enteric bacteria. Saudi J Biol Sci. 2019;26(7):1848-55. doi:10.1016/j.sjbs.2019.10.001.

 

 

 

 

 

Antimicrobial Activity of Aqueous Extracts of Physalis alkekengi, Cassia angustifolia, and Carum copticum against Staphylococcus aureus and Escherichia coli

 

Ramin Mohammadi-Aluocheh1*, Mohammad-Taghi Ravanji1, Seyyedeh Masoumeh Mirnurollahi1, Masoumeh Mahdavi-Ourtakand2

 

1- Department of Biology, CT.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran

2- Department of Biology, VaP.C., Islamic Azad University, Varamin, Iran

 

Submitted: 21 ⁄ 10 ⁄ 2025

Revised: 14 ⁄ 11 ⁄ 2025

Accepted: 14 ⁄ 11 ⁄ 2025

 

 

Abstract

Introduction: The emergence of antibiotic-resistant bacteria has prompted growing interest in plant-based antimicrobial agents as natural, safe, and affordable alternatives to conventional antibiotics. In the present study, the antimicrobial activity of aqueous extracts of Physalis alkekengi, Cassia angustifolia, and Carum copticum was evaluated against Gram-positive and Gram-negative bacterial strains, including Staphylococcus aureus and Escherichia coli.

Materials and Methods: Aqueous extracts were prepared from the plants. Their antimicrobial effects were evaluated using the disk diffusion method and by determining the Minimum Inhibitory Concentration (MIC). Furthermore, the combined effect of the plant extracts at sub-inhibitory concentrations was also assessed..

Results: The results indicated that none of the tested extracts affected the growth of Escherichia coli. In contrast, the Carum copticum extract exhibited significant inhibitory effects against Staphylococcus aureus at concentrations of 25, 50, 100, and 200 μg/mL. The extracts of Physalis alkekengi and Cassia angustifolia only showed inhibitory effects on S. aureus at concentrations of 100 and 200 μg/mL. The MIC values of C. copticum, P. alkekengi and C. angustifolia extracts against S. aureus were 64, 64, and 128 μg/mL, respectively. Moreover, the combination of extracts displayed synergistic effects against S. aureus but not against E. coli.

Conclusion: Overall, these findings suggest that the aqueous extracts of these medicinal plants, particularly Carum copticum, possess promising antibacterial activity against Staphylococcus aureus and may serve as potential natural candidates for the development of novel antibacterial formulations.

Keywords: antimicrobial activity, aqueous extract, Physalis alkekengi, Cassia angustifolia, Carum copticum.

Cite this article: R. Mohammadi-Aluocheh, M.T. Ravanji, S, M. Mirnurollahi, M. Mahdavi-Ourtakand. Antimicrobial Activity of Aqueous Extracts of Physalis alkekengi, Cassia angustifolia, and Carum copticum against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Iranian Journal of Biological Sciences. 2025; 20 (1): 1-…

 

 

1

 

---